Смесь материалов

Изобретение относится к уплотнительному профилю для дверей и окон, выполненных из смеси материалов, включающих, об.%: этиленпропилендиеновый каучук 10-50, сополимер пропилена с этиленом 8-50, наполнитель 5-70, парафиновое масло 0-20, ускоритель-донор серы 0,1-5, сера 0,5-5, оксид цинка 0,5-3. Описан также способ изготовления оконного или дверного конструктивного элемента с использованием по меньшей мере двух уплотнительных профилей из смеси материалов, содержащих этиленпропилендиеновый каучук и сополимер пропилена и этилена, где смесь материалов смешивают, формуют, а затем поперечно-сшивают под воздействием температуры с последующим втягиванием уплотнительных профилей в соответствующие конструктивные элементы и свариванием конструктивных элементов и уплотнительных профилей друг с другом за один проход. Технический результат – обеспечение свариваемого уплотнительного профиля. 2 н. и 11 з.п. ф-лы.

 

Настоящее изобретение относится к уплотнительному профилю, в частности для окон и дверей, смеси материалов, полученной по способу в соответствии с изобретением, способу получения смеси материалов, а также смеси материалов, в частности, для оконных и дверных уплотнений.

Смеси материалов рассматриваемого типа представляют собой, в частности, такие искусственные материалы или смеси различных искусственных материалов, которые используются для уплотнений любого рода. Например, эластомерные уплотнительные профили вставляют в оконные профили из поливинилхлорида (ПВХ, PVC), а затем склеивают или не склеивают. Недостатком является то, что склеивание является дополнительной рабочей операцией и, таким образом, приводит к более высоким затратам. Однако, если не склеить разрезанные на скос уплотнительные профили, то со временем образуется щель, в которую, например, может попасть дождевая вода, потому что уплотнительные профили в процессе их использования ужимаются. Сваривание эластомерных уплотнительных профилей не представляется возможным, так как они, из-за поперечных сшивок в материале, не могут размягчаться (расплавиться). Чтобы обойти эту проблему, раньше чаще использовали термопластичные прокладки (ТРЕ), которые в одну рабочую операцию сваривали вместе с оконным профилем PVC. Однако термопластичные прокладки имеют недостатки в том, что касается стоимости, обрабатываемости, долговечности и т.д. Таким образом, в течение длительного времени существует потребность в материале или смеси материалов, который (или которые) может быть отнесен к эластомеру и обрабатываться как эластомер или обладает его свойствами, но, в то же самое время, например, также является свариваемым.

Поэтому задача настоящего изобретения относится к получению смеси материалов, в частности, для оконных и дверных уплотнений, полученной способом в соответствии с изобретением смеси материалов, а также способу получения смеси материалов, не обладающих вышеописанными недостатками.

Поставленная задача решается с помощью уплотнительного профиля по пункту 1, посредством получаемой в соответствии со способом по изобретению смеси материалов по пункту 12, посредством способа получения смеси материалов по пункту 13, а также с помощью смеси материалов по пункту 14. Другие преимущества и признаки станут очевидными из зависимых пунктов формулы изобретения и описания.

В соответствии с изобретением смесь материалов, в частности, для оконных и дверных уплотнителей, содержит эластомерный компонент и добавку и отличается тем, что упомянутая смесь материалов характеризуется первым состоянием, в котором эластомерный компонент не является поперечно-сшитым, и что смесь материалов характеризуется вторым состоянием, в котором смесь материалов может деформироваться и/или является деформированной, и что смесь материалов характеризуется третьим состоянием, в котором смесь материалов является поперечно-сшитой, причем третье состояние наступает после второго состояния. Упомянутая смесь материалов, таким образом, не является классическим термопластичным эластомером (ТРЕ), как, например, PP/EPDM (пропилен/этиленпропилендиеновый каучук (ПП/ЭПДМ), также называемый TPV). В этом случае, например, в случае TPV, речь идет о материалах, у которых эластичные полимерные цепи (поперечно-сшитый EPDM) включены (диспергированы) в термопластичный материал (РР). Они могут быть обработаны в ходе чисто физического процесса в сочетании с действием тепла и последующего охлаждения. Таким образом, после формования не происходит никакой химической сшивки под действием тепла. Такой материал можно измельчить и повторно обработать. При изготовлении ТРЕ материал экструдируют и стабильность формы достигается путем охлаждения материала. Смесь материалов по изобретению не охлаждают после формования (экструзии), а сшивают поперечно под воздействием нагревания. Смесь материалов предпочтительно сохраняет свою форму при более высоких температурах, тогда как, например, ТРЕ из PP/EPDM плавится при тех же температурах и может изменить форму. Смесь материалов не характеризуется термопластичным поведением, поскольку она не может принимать другую форму под воздействием тепла. Смесь материалов в соответствии с изобретением представляет собой смесь из эластомера без поперечных сшивок (эластомерный компонент) и добавки. Добавка предпочтительно представляет собой термопласт или термопластичный эластомер (ТРЕ). Поперечное сшивание предпочтительно осуществляют после формования, целесообразно под воздействием температуры (по аналогии с эластомерами). Смесь материалов при нагревании предпочтительно плавится не как термопластик, но по-прежнему поддается сварке. Это дает возможность использовать такой же способ обработки, что и для обычных эластомерных изделий, что позволяет производить совместные экструдаты данного свариваемого материала с эластомерными изделиями. Предпочтительно, эластомерный компонент не является поперечно-сшитым в первом состоянии. Другими словами, смесь материалов, таким образом, не является поперечно-сшитой в первом состоянии. Во втором состоянии смесь материалов предназначена для деформации. Во втором состоянии эластомерный компонент и смесь материалов еще не являются поперечно-сшитыми. Поперечное сшивание происходит только после формования, предпочтительно при нагревании. Смесь материалов предпочтительно является поперечно-сшитой или имеет поперечно-сшитые зоны или сегменты. Таким образом, предпочтительно достижение свариваемости. Добавка может расплавляться при нагревании/сваривании. Поскольку в третьем состоянии эластомерный компонент является поперечно-сшитым, это не приводит к значительной деформации (сварному шву). Расплав, например, при сваривании двух уплотнительных профилей может смешиваться в месте контакта, создавая прочную связь. Другими словами, в третьем состоянии эластомерный компонент и добавка смешаны друг с другом. Смесь материалов не является термопластическим полимером (ТРЕ), так как смесь материалов не может деформироваться под воздействием тепла.

Смесь материалов предпочтительно отличается тем, что эластомерный компонент представляет собой EPDM, и что доля EPDM составляет от около 5 до около 60 объемных процентов смеси материалов. Добавка предпочтительно представляет собой, например, сополимер с различными алкенами, такими как этилен, пропилен, бутен, октен и т.д. Следует понимать, что смесь материалов содержит дополнительные ингредиенты, в дополнение к эластомерному компоненту и добавке. Испытания показали, что последующий пример композиции проявляет особенно хорошие свойства касательно требований, которые существуют в области уплотнительной техники:

- EPDM	от около 10 до около 50 объемных процентов
- Сополимер	от около 8 до около 50 объемных процентов
- Наполнитель	от около 5 до около 70 объемных процентов
- Парафиновое масло	около 0 до около 20 объемных процентов
- Ускоритель-донор серы	от около 0,1 до около 5 объемных процентов
- Сера	от около 0,5 до около 5 объемных процентов
- Оксид цинка	от около 0,5 до около 3 процентов по объему

Более предпочтительно смесь материалов отличается тем, что компонент смеси материалов представляет собой сшивающий агент. Как уже указывалось в приведенном выше примере композиции, смесь материалов предпочтительно отличается тем, что сшивающий агент представляет собой серу или ускоритель серы (ускоритель-донор серы).

В частности, возможные ускорители-доноры серы представляют собой, например, N-циклогексилбензотиазол-2-сульфенамид (CBS), N-трет-бутилбензотиазол-2-сульфенамид (TBBS), N-N'-дициклогексилбезотиазол-2-сульфенамид (DCBS), 2-морфолинотиобензотиазол (MBS) или тетраметилтиурам дисульфид (TMTD).

Таким образом, поперечное сшивание проводят предпочтительно с серой или ускорителем серы, а именно, после формования. Поперечное сшивание предпочтительно проводят при температуре в диапазоне от около 150 до около 250°С. Для поперечного сшивания может использоваться стандартный способ обработки эластомера, например, вулканизацией в солевой ванне при 210°С.

Соответственно, добавка не имеет никаких точек присоединения и/или точек ветвления для сшивающего агента или для поперечного сшивания. Для использования предпочтительно используется полимерная смесь с эластомерными свойствами.

В предпочтительном варианте осуществления добавка представляет собой сополимер пропилена с этиленом, такой как Versify 2300 der Fa. DOW. Следует понимать, что описанные выше эффекты и преимущества могут быть достигнуты с другими полимерами или полимерными смесями, так что добавка не ограничивается данным примером.

Если целесообразно, смесь материалов отличается тем, что смесь материалов в третьем состоянии может свариваться и/или быть сваренной сама с собой и/или с эластомерным материалом. Большим преимуществом является то, что смесь материалов в третьем состоянии представляет собой, так сказать, химически поперечно-сшитый эластомер, который можно сваривать. Степень эластичности и прочности сварного шва можно предпочтительно регулировать соотношением количеств эластомерного компонента и добавки. Например, смесь материалов можно сваривать за одну рабочую операцию во время изготовления оконной или дверной рамы. Обычно разрезанные на скос оконные или дверные рамы PVC приваривают друг к другу с помощью сварочного зеркала. Предпочтительно, изготовленные из смеси материалов уплотнительные профили, вставленные в оконные или дверные рамы, можно также сваривать вместе при той же температуре и в той же рабочей операции, при которой соединяют/приваривают оконные или дверные рамы.

Предпочтительно смесь материалов отличается тем, что упомянутая смесь материалов содержит наполнитель, и что степень наполнения по сравнению с ТРЕ/ТПВ может быть выше. Возможные наполнители представляют собой, например, сажу, углеродные волокна, минеральные наполнители, такие как карбонат кальция или тальк, стекловолокна и т.п. или смеси указанных материалов. Соответственно, наполнитель оказывает упрочняющий эффект, в то время как эластомерный компонент обеспечивает прочность и эластичность. Степень наполнения предпочтительно составляет от около 5 до около 70%, предпочтительно от около 30 до около 40%.

Смесь материалов предпочтительно отличается тем, что упомянутая смесь материалов сваривается при температуре от около 150°С до около 300°С. Более предпочтительно размягчение или сварка осуществляется при температуре от около 180°С до около 260°. Таким образом, сварка смеси материалов предпочтительно может быть проведена в одну рабочую операцию со сваркой оконной рамы.

Смесь материалов предпочтительно отличается тем, что эластомерный компонент образует сегменты или участки. Эластомерный компонент предпочтительно образует в третьем состоянии особенно мягкие сегменты внутри смеси материалов. Данные мягкие сегменты обеспечивают упругость смеси материалов. Смесь материалов предпочтительно находится в виде полимерной фазы. Далее, предпочтительно, если целесообразно, эластомерный компонент может образовывать сегменты или участки внутри полимерной фазы. Кроме того, добавка предпочтительно образует сегменты или участки, которые обеспечивают свариваемость. Соответственно, сегменты или участки, образованные посредством добавки, можно расплавить при нагревании.

В соответствии с изобретением смесь материалов, в частности, для оконных и дверных уплотнений, содержит эластомерный компонент и добавку,

где получение смеси материалов включает в себя следующие стадии:

- Смешивание эластомерного компонента и добавки;

- Формование смеси материалов;

- Поперечное сшивание смеси материалов.

Смешивание удобно проводить во внутреннем смесителе при температуре до около 150°С, предпочтительно с несколькими стадиями смешивания.

Предпочтительно, приготовление включает в себя дополнительные стадии:

- Предоставление наполнителя, парафинового масла, ускорителя-донора серы, серы и/или оксида цинка и подмешивание к смеси материалов.

Поперечное сшивание проводят после формования, предпочтительно под воздействием температуры.

Смесь материалов предпочтительно готовят так, что ее можно сваривать, в частности, сваривать с ней самой.

В соответствии с изобретением способ получения смеси материалов, в частности, для оконных и дверных уплотнений включает в себя следующие стадии:

- Предоставление эластомерного материала и добавки;

- Смешивание эластомерного материала и добавки для получения смеси материалов;

- Формование смеси материалов;

- Поперечное сшивание смеси материалов.

В соответствии с изобретением предусмотрен конструктивный элемент, в частности, оконный или дверной элемент, содержащий уплотнительный профиль, который выполнен из материала по изобретению, причем два конструктивных элемента и соответствующие уплотнительные профили соединяются за одну рабочую операцию. Соединение предпочтительно осуществляют соединением материала, например, с помощью сварки со сварочным зеркалом. Соответственно, это - материал конструктивного элемента, например, PVC. Таким образом, предпочтительно за одну рабочую операцию по меньшей мере каждые два компонента и их (в них, например, вставленные) уплотнительные профили свариваются вместе, т.е. оба конструктивных элемента друг с другом и оба уплотнительных профиля друг с другом.

В соответствии с изобретением предложен способ, включающий стадии:

- Предоставление по меньшей мере двух конструктивных элементов, таких как оконные или дверные рамы;

- Предоставление по меньшей мере двух уплотнительных профилей, изготовленных из смеси материалов в соответствии с изобретением;

- Вкладывание уплотнительных профилей в соответствующие конструктивные элементы;

- Сварка конструктивных элементов друг с другом и уплотнительных профилей друг с другом за одну рабочую операцию.

В соответствии с изобретением уплотнительный профиль, в частности, для дверей и окон, состоит из смеси материалов, содержащей эластомерный компонент и добавку, и отличается тем, что упомянутая смесь материалов характеризуется первым состоянием, в котором эластомерный компонент не является поперечно-сшитым, и что смесь материалов характеризуется вторым состоянием, в котором смесь материалов может деформироваться и/или является деформированной, и что смесь материалов характеризуется третьим состоянием, в котором смесь материалов является поперечно-сшитой, причем третье состояние наступает после второго состояния. Такой уплотнительный профиль предпочтительно использовать в окнах, дверях, фасадах и воротах. Кроме того, такие уплотнительные профили используются в так называемом поточном производстве рам уплотнительных профилей, т.е. когда уплотнительные профили, например, разрезают на скос и сваривают.

Конечно, индивидуальные особенности описанных вариантов осуществления могут быть объединены. В частности, следует отметить, что преимущества и признаки смеси материалов также применимы как к смеси материалов, полученной способом по изобретению, так и к предлагаемому способу по изобретению, а также и к конструктивному элементу по изобретению, и также наоборот и взаимным образом.

1. Уплотнительный профиль для дверей и окон из смеси материалов, которая имеет следующий состав:

от 10 до 50 об. % этиленпропилендиенового каучука (EPDM),

от 8 до 50 об. % сополимера пропилена с этиленом,

от 5 до 70 об. % наполнителя,

от 0 до 20 об. % парафинового масла,

от 0,1 до 5 об. % ускорителя-донора серы,

от 0,5 до 5 об. % серы и

от 0,5 до 3 об. % оксида цинка.

2. Уплотнительный профиль по п. 1, отличающийся тем, что данная смесь материалов характеризуется первым состоянием, в котором EPDM-компонент не является поперечно-сшитым, и

что данная смесь материалов характеризуется вторым состоянием, в котором смесь материалов может деформироваться и/или является деформированной, и

что данная смесь материалов характеризуется третьим состоянием, в котором смесь материалов является поперечно-сшитой,

причем третье состояние наступает после второго состояния.

3. Уплотнительный профиль по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что смесь материалов в третьем состоянии может свариваться и/или быть сваренной сама с собой и/или с эластомерным материалом.

4. Уплотнительный профиль по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что степень наполнения может быть выше, чем у термопластичного эластомера/термопластичного вулканизированного эластомера (TPE/TPV).

5. Уплотнительный профиль по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что смесь материалов сваривается при температуре от около 150°С до около 300°С.

6. Уплотнительный профиль по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что EPDM-компонент образует сегменты в смеси материалов.

7. Способ изготовления оконного или дверного конструктивного элемента, включающий в себя следующие стадии:

- обеспечения по меньшей мере двух конструктивных элементов;

- обеспечения по меньшей мере двух уплотнительных профилей из смеси материалов, которая содержит EPDM-компонент и сополимер пропилена и этилена, причем смесь материалов смешивают, формуют, а затем поперечно-сшивают под воздействием температуры;

- втягивания уплотнительных профилей в соответствующие конструктивные элементы;

- сваривания конструктивных элементов и уплотнительных профилей друг с другом за один проход.

8. Способ по п. 7, в котором содержание EPDM-компонента составляет от около 5 до около 60 об. % смеси материалов.

9. Способ по любому из пп. 7 и 8, в котором часть смеси материалов представляет собой сшивающий агент.

10. Способ по любому из пп. 7-9, в котором смесь материалов содержит наполнители, и степень наполнения может быть выше, чем у ТРЕ/ТПВ.

11. Способ по любому из пп. 7-10, в котором EPDM-компонент образует сегменты в смеси материалов.

12. Способ по любому из пп. 7-11, в котором смесь материалов имеет следующий состав:

от 10 до 50 об. % EPDM,

от 8 до 50 об. % сополимера пропилена с этиленом,

от 5 до 70 об. % наполнителя,

от 0 до 20 об. % парафинового масла,

от 0,1 до 5 об. % ускорителя-донора серы,

от 0,5 до 5 об. % серы и

от 0,5 до 3 об. % оксида цинка.

13. Способ по любому из пп. 7-12, в котором конструктивные элементы и уплотнительные профили сваривают при температуре от около 150°С до около 300°С.